Redes de Computadores e a Internet - inf.ufes.brmagnos/Redes/redes2010_files/Aula10.pdf · – Repasse (encaminhamento) versus roteamento – Como um roteador funciona – roteamento

Redes de Computadorese a Internet

2010

Magnos Martinello

Universidade Federal do Espírito Santo - UFESDepartamento de Informática - DI

Laboratório de Pesquisas em Redes Multimidia - LPRM

2. - Prof Magnos Martinello UFES

Capítulo 4: Camada de Rede

Objetivos: • Entender princípios da camada de rede

– Modelos de serviço de rede – Repasse (encaminhamento) versus roteamento– Como um roteador funciona– roteamento (seleção de caminho)– Tratando com escala – Tópicos avançados : IPv6, mobilidade


• 4. 1 Introdução• 4.2 Circuitos virtuais

e redes de datagramas

• 4.3 Roteador • 4.4 IP: Internet

Protocol– Formato do

Datagrama– Endereçamento IPv4– ICMP– IPv6

• 4.5 Algoritmos de Roteamento

– Link state– Distance Vector– Hierarchical routing

• 4.6 Roteamento na Internet

– RIP– OSPF– BGP

• 4.7 Roteamento em Broadcast e multicast



Camada de rede

• Protocolos da camada de rede estão em todo o host, roteador

• roteador examina os campos do cabeçalho em todos os datagramas IP

application

transportnetworkdata linkphysical

application

transportnetworkdata linkphysical

networkdata linkphysical network

data linkphysical

networkdata linkphysical







networkdata linkphysicalnetwork

data linkphysical


Duas funções chaves na Camada-Rede

• repasse: move pacotes da entrada de um roteador para a saída apropriada

• Roteamento: determina a rota tomada pelos pacotes a partir da origem ao destino.

– Algoritmos de roteamento

analogia:

❒ routing: processo de planejamento de viagem da origem ao destino

❒ forwarding: processo de passar por um cruzamento


1

23

0111

value in arrivingpacket’s header

routing algorithm

local forwarding tableheader value output link

0100010101111001

3221

Roteamento e encaminhamento


Q: Qual é o modelo de serviço para um “canal” transportando datagramas do emissor ao receptor ?

Exemplo de serviço para datagramas individuais:

• Entrega garantida• Entrega garantida

com menos de 40 msec de atraso (delay)

Exemplo de serviço para um fluxo de datagramas:

• Entrega em-ordem • Guarantia de banda

minima ao fluxo• Restrições no

espaçamento entre datagramas

Modelo de serviço de rede


Arquiteturade rede

Internet

ATM

ATM

ATM

ATM

Modelo deserviço

melhoresforço

CBR

VBR

ABR

UBR

Banda

não

taxaconstante

taxagarantidamínimo

garantidonão

Perda

não

sim

sim

não

não

Ordem

não

sim

sim

sim

sim

Tempo

não

sim

sim

não

não

Realim. decongestão

não (examinaperdas)não há

congestãonão há

congestãosim

não

Parâmetros garantidos

• Novos serviços na Internet: Intserv, Diffserv, GMPLS, aprovisionamento dinâmico de circuitos virtuias (dragon, oscar)

Modelo de serviços de rede














Serviço orientado a conexão e não orientado a conexão

• Rede de datagrama provê serviço sem conexão (connectionless)

• Rede de circuito virtual VC provê serviço de conexão na camada de rede

• Analogo ao serviço da camada de transporte, mas:

– serviço: host-to-host– Nenhuma escolha: rede provê um ou outro– Implementação: no núcleo da rede


Redes de datagramas• Nenhuma configuração de chamada a nível de rede• Roteadores: nenhum estado sobre as conexões fim a fim

– Nenhum conceito de “conexão” a nível de rede

• Pacotes encaminhados usando o endereço de destino do host

– Pacotes com mesmo par origem-destino pode tomar diferentes caminhos

applicationtransportnetworkdata linkphysical

applicationtransportnetworkdata linkphysical

1. Send data 2. Receive data


Tabela de repasse

Destination Address Range Link Interface

11001000 00010111 00010000 00000000 through 0 11001000 00010111 00010111 11111111

11001000 00010111 00011000 00000000 through 1 11001000 00010111 00011000 11111111

11001000 00010111 00011001 00000000 through 2 11001000 00010111 00011111 11111111

otherwise 3

4 bilhões depossiveis entradas


Regra de Concordância do prefixo mais longo

Prefix Match Link Interface 11001000 00010111 00010 0 11001000 00010111 00011000 1 11001000 00010111 00011 2 otherwise 3

DA: 11001000 00010111 00011000 10101010

Exemples

DA: 11001000 00010111 00010110 10100001 Qual interface?

Qual interface?














Tabelade rotas

Entidade de rede em roteadores ou hospedeiros:

Prot. de roteamento• Escolha de caminhos• RIP, OSPF, BGP

Protocolo IP• Endereçamento• Formato dos datagramas• Tratamento de pacotes

Protocolo ICMP• Aviso de erros• Sinalização de rotas

Camada de Transporte: TCP, UDP

Camada de enlace

Camada física

Camada derede

Camada de Rede da Internet


ver length

32 bits

data (tamanho variável,

tipicamente um segmentoTCP ou UDP)

16-bit identifier

Internet checksum

time tolive

32 bit endereço IP de origem

versão do protocolo IP

tamanho do header (bytes)

número máximo de saltos

(decrementado em cada roteador)

parafragmentação/remontagem

tamanho totaldo datagrama (bytes)

protocolo da camadasuperior com dados no

datagrama

head.len

type ofservice

classe de serviço flgs fragment offset

proto-colo

32 bit endereço IP de destino

Opções (se houver) Ex.: marca de tempo, registro de rota, lista de roteadores a visitar

Tamanho do cabeçalho TCP?

• 20 bytes do TCP• 20 bytes do IP• = 40 bytes + cabeçalho

da camada de aplicação

Formato do datagrama IP


Fragmentação IP • Enlaces de rede tem MTU

(max.transfer unit) – tamanho maximo do quadro.

– Diferente tipos de enlaces, diferentes MTUs

• Datagramas IP divididos (“fragmentados”) na rede

– um datagrama torna-se vários datagramas

– “re-montagem” somente no destino final

– Bits do cabeçalho IP usados para identificar, ordenar os respectivos framentos

fragmentação: in: um datagrama enormeout: 3 datagramas menores

remontagem


ID=x

offset=0

fragflag=0

length=4000

ID=x

offset=0

fragflag=1

length=1500

ID=x

offset=185

fragflag=1

length=1500

ID=x

offset=370

fragflag=0

length=1040

Um datagrama enorme viravários datagramas menores

Exemplo❒ 4000 bytes

datagrama❒ MTU = 1500

bytes

1480 bytes no campode dados

offset =1480/8

Fragmentação IP














Endereçamento IP

• Endereço IPv4: identificador de 32-bit por interface host, roteador

• interface: conexão entre o host/roteador e um enlace físico

– roteador tipicamente tem multiplas interfaces

– host tipicamente tem uma interface

– Endereços IP associados a cada interface

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001

223 1 11


Sub-redes• Endereço IP:

– Parte da sub-rede ( bits de mais alta ordem - prefixo-netid)

– Part do host (bits de mais baixa ordem - hostid)

• O que é uma sub-rede ?

– Interfaces de dispositivos com a mesma parte de sub-rede do endereço IP

– podem fisicamente comunicar-se sem intervenção do roteador

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

Quantas sub-redes – subnets ?

subnet


Subredes 223.1.1.0/24223.1.2.0/24

223.1.3.0/24

Receita• Para determinar as

subredes, destacar cada interface de seu host ou roteador, criando ilhas de redes isoladas. Cada ilha isolada de rede é chamada de subrede.

Máscara de Subrede: /24


Sub-redes

Quantas sub-redes? 223.1.1.1

223.1.1.3

223.1.1.4

223.1.2.2223.1.2.1

223.1.2.6

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

223.1.1.2

223.1.7.0

223.1.7.1223.1.8.0223.1.8.1

223.1.9.1

223.1.9.2


Endereçamento IP : CIDR

CIDR: Classless InterDomain Routing– Roteamento interdomínio sem classes– Parte do endereço de subrede de tamanho arbitrário– Formado do endereço: a.b.c.d/x, onde x é o número de

# bits na parte da subrede do endereço

11001000 00010111 00010000 00000000

subnetpart

hostpart

200.23.16.0/23


Endereço IP: como obter?

Q: Como um host consegue um endereço IP?

• Estático pelo adm do sistema em um arquivo – Windows: control-panel->network->configuration->tcp/

ip->properties– UNIX: /etc/rc.config

• DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: dinamicamente obtém endereço a partir de um servidor

– “plug-and-play”


Como obter endereços IP ?

Q: Como um rede consegue endereços IP ?

A: obtém partes alocadas do espaço de endereços do seu provedor de serviço Internet ISP

Bloco do ISP 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20

Organização 0 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 Organização 1 11001000 00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23 Organização 2 11001000 00010111 00010100 00000000 200.23.20.0/23 ... ….. …. ….Organização 7 11001000 00010111 00011110 00000000 200.23.30.0/23


Endereçamento Hierárquico: agregação de rotas

“Me enviar qualquerendereço cujo prefixo é200.23.16.0/20”

200.23.16.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

ISP - PoP-ES

Organização 0 - IFES

Organização 7 – Hospital ...Internet

Organização 1 - UFES

ISPs- PoP-RJ“Me enviar qualquerendereço cujo prefixo é 199.31.0.0/16”

200.23.20.0/23Organização 2 - CBM

...

...

Endereçamento hierarquico permite avisos eficientes de informação de roteamento

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